О Raspberry Pi для чайников как я. И при чем здесь SONY с ИИ?

В последнее время новости по Raspberry выходят с завидной регулярностью. Например, бот, в котором я слежу за новостями по технологиям и искусственному интеллекту для своего блога, последние две недели выдаёт по новости про Raspberry в день, чего никогда не было раньше. И все это в теме ИИ.

Я решил разобраться, что же это за устройство такое, почему его назвали русским глаголом "Разбери", и при чём здесь камера Sony из последних новостей. И вообще, захотелось понять, как так получилось, что я умею забивать гвоздь в стену, собирать конструктор с ребёнком, даже знаю Питон, настраиваю модели машинного обучения, разворачиваю сетки на GPU, а с Raspberry не пересекался.

Короче, эта статья для таких же чайников, как я. Давайте разбираться вместе.

Что такое Raspberry Pi?

Raspberry Pi — это маленький, доступный и мощный одноплатный компьютер, созданный британским фондом Raspberry Pi Foundation. Название "Raspberry Pi" выбрано в честь малины ("raspberry" на английском) в рамках традиции называть компьютерные компании в честь фруктов (например, Apple), а "Pi", существует мнение, символизирует Python — язык программирования, который активно продвигается для использования с этим устройством. А почему тогда не "Py"? Или почему бы "Pi" это не число "пи"? Лично мне кажется, что "Pi" — это сокращение от слова pie и получается как бы Raspberry Pi — это "малиновый пирог". То есть, Raspberry Pi — игра слов и смыслов.

Основной идеей создания Raspberry Pi было научить детей и взрослых программировать, разрабатывать собственные проекты и просто поиграться с чем-то не слишком дорогим, но достаточно мощным. Raspberry Pi можно использовать для создания самых разных проектов: от простых "умных" устройств до довольно сложных систем, включая системы на базе искусственного интеллекта (ИИ).

Почти все модели Raspberry Pi очень компактны, но обладают достаточно хорошей производительностью. Существует множество версий устройства, начиная от самых первых моделей с ограниченными ресурсами до последних, которые могут сравниться с полноценными компьютерами.

• Raspberry Pi 1: Первая версия, выпущенная в 2012 году, имела ограниченные ресурсы и использовалась в основном для простых образовательных задач и экспериментов.

• Raspberry Pi 2: Улучшенная версия с более мощным процессором и увеличенным объемом оперативной памяти, что позволило использовать устройство для более сложных проектов.

• Raspberry Pi 3: Включала встроенный Wi-Fi и Bluetooth, что значительно расширило возможности использования устройства.

• Raspberry Pi 4: Текущая версия, предлагающая различные конфигурации оперативной памяти (от 2 до 8 ГБ), USB 3.0 и Gigabit Ethernet, что делает её мощной платформой, сравнимой с полноценным ПК.

• Raspberry Pi Zero и Zero W: Миниатюрные версии, ориентированные на проекты с ограниченным пространством. Raspberry Pi Zero W включает встроенный Wi-Fi и Bluetooth.

• Raspberry Pi 400: Компьютер, интегрированный в клавиатуру, предназначенный для образовательных целей и использования в домашних условиях.

Сферы применения

Raspberry Pi часто используют как для обучения, так и в качестве основы для проектов — например, медиасерверов, "умных" домашних систем, интернет вещей и даже роботов. Приведу несколько примеров, которые показывают, как разнообразно это устройство может быть использовано:

• Обучение и образование: Raspberry Pi широко используется в школах и университетах по всему миру для обучения программированию и электронике. Ученики могут изучать основы Python, Scratch, работать с GPIO .

  GPIO (General Purpose Input/Output) — универсальные выводы на плате Raspberry Pi, которые могут быть настроены для различных задач: как для считывания данных с датчиков, так и для управления внешними устройствами, такими как светодиоды или моторы.

  Использование GPIO позволяет Raspberry Pi взаимодействовать с физическим миром, что делает его очень полезным в различных проектах по электронике, автоматизации и робототехнике. Ученики могут работать с GPIO для подключения датчиков и даже создавать собственные простые проекты, такие как автоматизированные домашние системы.

  

  Например, проект "умная кормушка для животных" позволяет учащимся изучать программирование, автоматизацию и экологию. В этом проекте Raspberry Pi используется для управления камерой и датчиком движения, что помогает автоматически фиксировать появление домашних животных и подавать корм по расписанию или при обнаружении движения. Это отличный способ для ребят познакомиться с основами интернета вещей (IoT).

  

• Медиасерверы и мультимедийные проекты: С помощью Raspberry Pi можно создать домашний медиасервер для потоковой передачи фильмов и музыки. Платформа Kodi позволяет сделать из Raspberry Pi центр мультимедийных развлечений, с поддержкой различных форматов и потоковых сервисов. Такой проект привлекателен благодаря низкой стоимости устройства и высокой гибкости настройки.

  

• Интернет вещей (IoT): Raspberry Pi часто используют для создания IoT-устройств. Примером может служить система умного дома, в которой Raspberry Pi управляет освещением, отоплением и безопасностью. Также его можно использовать для мониторинга температуры, влажности и других параметров в доме, с возможностью удалённого управления через интернет.

  

• Робототехника: Многие энтузиасты и даже школьники создают роботов с использованием Raspberry Pi. Например, проект небольшого мобильного робота с камерой, который может передвигаться по дому и передавать видео на смартфон. Использование Python и библиотек, таких как OpenCV, позволяет роботам распознавать объекты, избегать препятствий и даже следовать за определёнными целями.

  

• Эксперименты и исследования: Raspberry Pi активно используется для научных экспериментов и исследований. Например, в проекте по наблюдению за животными в природе, Raspberry Pi используется для управления камерами и датчиками движения, что позволяет автоматически фиксировать поведение животных и сохранять видео для дальнейшего анализа. В астрономии его также используют для управления телескопами и съёмки ночного неба.

• Промышленные приложения: В промышленности Raspberry Pi часто используется для базовых задач автоматизации и мониторинга. Например, с его помощью можно контролировать производственные процессы, считывать данные с датчиков и отправлять эти данные на сервер для дальнейшего анализа. Такой подход часто встречается на небольших производствах и в стартапах благодаря низкой стоимости и доступности.

• Игровые консоли и ретро-гейминг: Многие используют Raspberry Pi для создания ретро-игровых консолей. Платформа RetroPie позволяет запускать эмуляторы старых игровых систем, таких как NES, Sega и PlayStation, превращая Raspberry Pi в универсальную игровую консоль для классических игр.

  

• Проекты для умного города: В контексте городских решений Raspberry Pi используется для мониторинга состояния окружающей среды, например, качества воздуха, уровня шума или состояния дорожного движения. Эти данные затем могут быть использованы для анализа и улучшения городской инфраструктуры.

Уверен, я собрал не все сферы применения Raspberry Pi. Я, надеюсь, вы меня простите и в комментах дополните, спасибо.

Камера с искусственным интеллектом от Raspberry Pi и Sony

И все же интрига осталась. При чем здесь SONY и обилие новостей про нее в связке с Raspberry Pi и искусственными интеллектом? С одной стороны, все элементарно, а с другой, я копнул немного (вот совсем чуть чуть) поглубже.

Итак. Одной из самых горячих новинок этого года стал модуль камеры с искусственным интеллектом, выпущенный Raspberry Pi совместно с Sony. Эта новинка получила название Raspberry Pi AI Camera и оснащена сенсором Sony IMX500. Камера стала продолжением идей Raspberry — доступность и производительность, что делает её особенно интересной для разработчиков и энтузиастов. По крайней мере, так все пишут. А я про себя подумал, я же энтузиаст и разработчик, может и мне ею побаловаться?

Модуль AI Camera оборудован встроенным процессором, который позволяет обрабатывать изображения с помощью нейронных сетей прямо на борту. Это значит, что для базовых задач обработки изображений нет необходимости загружать основной компьютер, и вся обработка может производиться непосредственно на камере. И здесь мы вспоминаем схемку выше, где присутствовали облачные сервисы. Все! Не надо больше облаков, все и так будет работать.

Компактный и недорогой микроконтроллер RP2040, который также используется в AI Camera, способствует снижению стоимости устройства и делает его доступным для широкого круга пользователей. Действительно, камера продается там примерно по цене $70 (около 7 тыс. рублей на наши). При этом, сам Raspberry Pi можно купить где-то за тысяч 17 рублей (Raspberry Pi 4 Model B). И получается, что за 24 тыс. рублей, если я не ошибаюсь, мы с вами можем поиграться с искусственным интеллектом не в облаках, не на компьютере с большим GPU, а на одноплатном компьютере, который можно еще и на колесики поставить. Весьма соблазнительно (это мои мысли вслух, а не реклама).

Технические характеристики

• Разрешение сенсора: 12.3 мегапикселя

• Максимальное разрешение: 4056 x 3040 пикселей

• Частота кадров: 10 fps при полном разрешении, 30 fps при 2x2 биннинге

• Совместимость: AI Camera совместима со всеми моделями Raspberry Pi.

• Программное обеспечение: Камера полностью интегрирована с библиотеками libcamera и Picamera2, что упрощает разработку приложений.

• Предзагруженные модели: Камера поставляется с предзагруженной моделью MobileNetSSD, что позволяет сразу начать эксперименты с компьютерным зрением.

Что еще интересно?

Сотрудничество Raspberry Pi с SONY началось не вчера, а в апреле 2023 года, когда Sony Semiconductor Solutions (SSS) сделала миноритарные инвестиции в Raspberry Pi Ltd. И завтра это не закончится, потому что Raspberry Pi обязуется продолжать производство AI Camera как минимум до января 2028 года.

Предполагается, что AI Camera может найти применение в самых разных сферах, таких как "умные" города, где она может обнаруживать свободные парковочные места или отслеживать трафик, а также в промышленных системах, где возможна базовая автоматизация проверки качества объектов под камерой. Это сотрудничество между Raspberry Pi и Sony открывает новые возможности для разработчиков в области компьютерного зрения и искусственного интеллекта, предоставляя мощный и доступный инструмент для создания инновационных проектов.

Установка и настройка камеры

Я узнал, что если вы хотите подключить AI Camera к своему Raspberry Pi, это довольно просто. Вам нужно вставить кабель камеры в соответствующий разъём на плате Raspberry Pi и установить необходимые драйверы. После установки можно использовать демонстрационные приложения для тестирования нейронных сетей и записи видео, что делает процесс максимально простым и увлекательным.

Программная часть также довольно продвинутая. Например, демонстрация с использованием команды в терминале raspi-hello позволяет моментально проверить работу камеры, а использование Python модуля Picamera2 значительно упрощает написание собственных приложений и сценариев.

Почему Raspberry Pi популярны?

Причин популярности Raspberry Pi много. Они дешевы, просты в использовании, и обладают достаточной мощностью для решения множества задач. Это идеальное устройство для обучения, создания своих проектов и даже для использования в бизнесе. Данные из недавнего отчёта показывают, что 72% устройств покупаются для промышленных целей, что лишь подтверждает, что Raspberry Pi стал намного больше, чем просто игрушка для любителей.

Заключение

Не знаю, как вы, а я уже ищу применение/проект для Raspberry Pi у себя дома, чтобы поиграться на нем с искусственным интеллектом. Мне кажется, Raspberry Pi — это устройство, которое вдохновляет, и огромное количество новостей об этом компьютере только подкрепляет этот факт. С появлением таких дополнений, как AI Camera, возможности для создания систем на базе ИИ стали ещё более доступными. Возможно, я пока чайник в Raspberry, но именно в этом и прелесть. У меня все впереди!

Если вам интересно, присоединяйтесь ко мне: Ланчев PRO ИИ.

И я очень благодарен своему коллеге, Илье Кузнецову, без которого не появился бы summix_bot с персонализированной фильтрацией новостей по технологиям и искусственному интеллекту — без него я не заинтересовался бы Raspberry Pi.

До новых встреч!